智能網(wǎng)聯(lián)汽車基礎(chǔ)(九)
——ADAS駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

◆文/河北 周曉飛

(接2022年第7期)

一、駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)相關(guān)術(shù)語

GB/T39263-2020《道路車輛先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)術(shù)語及定義》對(duì)駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)(DFM)和駕駛員注意力監(jiān)測(cè)(DAM)都給出了定義。《駕駛員注意力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能要求及試驗(yàn)方法》中對(duì)駕駛員注意力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及相關(guān)的表述和定義如下：

1.注意力分散

駕駛員在駕駛車輛時(shí)因疲勞駕駛、受外界環(huán)境干擾或從事與駕駛無關(guān)的動(dòng)作，導(dǎo)致其無法專注執(zhí)行駕駛?cè)蝿?wù)的狀態(tài)。

駕駛員在駕駛車輛時(shí)因生理機(jī)能的降低(即生理上產(chǎn)生了疲勞)導(dǎo)致駕駛技能下降的狀態(tài)稱為疲勞駕駛。

2.光源位置

白天光源位置可按圖1所示位置移動(dòng)，其中α為7.5°，β為10°，形成可變化的光照條件。

圖1 光源位置變化

3.張嘴高寬比

嘴唇內(nèi)緣的豎直高度與嘴角水平寬度的比值，如圖2所示。

圖2 張嘴高寬比示意圖

4.面部標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)特征點(diǎn)

仿真機(jī)器人檢測(cè)到的數(shù)據(jù)值均值與提供的數(shù)據(jù)誤差應(yīng)在±5%以內(nèi)，圖3為仿真機(jī)器人正面人臉標(biāo)注數(shù)據(jù)。

圖3 仿真機(jī)器人正面人臉標(biāo)注數(shù)據(jù)

二、駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)原理

駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)會(huì)在車輛行駛過程中，主要通過車輛相關(guān)信息綜合判斷駕駛員當(dāng)前的狀態(tài)，配備駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)攝像頭(智能視覺系統(tǒng)，圖4的車輛還可結(jié)合駕駛員當(dāng)前面部狀態(tài)，圖5所示為面不信息采集示意圖。進(jìn)一步判斷，當(dāng)出現(xiàn)駕駛員疲勞或注意力不集中時(shí)，及時(shí)報(bào)警降低道路交通事故風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 智能視覺系統(tǒng)(蔚來駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)攝像頭)

圖5 面部信息采集示意圖

位于汽車座艙內(nèi)的智能視覺車內(nèi)攝像頭(圖6)，能夠全天候與駕駛員進(jìn)行智能交互，通過它可實(shí)現(xiàn)面部識(shí)別同步個(gè)性化配置、實(shí)時(shí)監(jiān)控駕駛員注意力和疲勞狀態(tài)、實(shí)時(shí)檢測(cè)駕駛員心跳健康狀況等。

圖6 智能視覺系統(tǒng)車內(nèi)攝像頭(不同車型的攝像頭位置)

三、駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)功能

1.功能要求

駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備監(jiān)測(cè)駕駛員閉眼、頭部姿態(tài)異常、接打手持電話的功能，可具備監(jiān)測(cè)駕駛員打哈欠、抽煙行為的功能(表1) 。

表1 駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)行為定義及提示信息條件

2.性能要求

駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備在白天、夜晚等不同光照條件及監(jiān)測(cè)對(duì)象裸眼、佩戴眼鏡、佩戴墨鏡等不同穿戴條件下，對(duì)駕駛員閉眼、頭部姿態(tài)異常、接打手持電話進(jìn)行監(jiān)測(cè)的能力，可具備監(jiān)測(cè)駕駛員打哈欠、抽煙行為表2所示行為進(jìn)行監(jiān)測(cè)的能力。

表2 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)行為提示信息條件

3.駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)

駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)會(huì)在行駛過程中，通過智能視覺系統(tǒng)，感知駕駛員的注意力狀態(tài)，提醒及時(shí)休息。

車內(nèi)攝像頭將持續(xù)分析駕駛員的眼球活動(dòng)與打哈欠動(dòng)作，判斷駕駛員是否疲勞駕駛，并提醒駕駛員注意休息。功能開啟時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)駕駛者的行為表現(xiàn)判斷駕駛者疲勞駕駛時(shí)，將給予對(duì)應(yīng)的提醒(圖7)。

圖7 駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)報(bào)警(不同車型的報(bào)警顯示方式)

4.駕駛員分神監(jiān)測(cè)

車內(nèi)攝像頭通過視線追蹤技術(shù)分析駕駛員視線是否偏離道路。如果系統(tǒng)檢測(cè)到駕駛員注意力不在駕駛上，會(huì)提示駕駛員專心駕駛。功能開啟時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)駕駛者的行為表現(xiàn)判斷駕駛者駕駛分神時(shí)，將給予對(duì)應(yīng)的提醒(圖8)。

圖8 駕駛員分神監(jiān)測(cè)報(bào)警(不同車型的報(bào)警顯示方式)

車內(nèi)攝像頭關(guān)閉后，停止工作，同時(shí)將關(guān)閉所有車內(nèi)智能功能，包括車內(nèi)LED燈、人臉登錄、疲勞檢測(cè)，關(guān)閉分神檢測(cè)等，所以建議保持此功能開啟狀態(tài)。

四、駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)范圍和局限性

1.監(jiān)測(cè)范圍

駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過不斷檢測(cè)駕駛員對(duì)車輛的操作，并由此計(jì)算當(dāng)前駕駛員疲勞值等級(jí)(圖9、圖10、圖11)，然后與系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。如果該系統(tǒng)識(shí)別到駕駛員處于疲勞狀態(tài)，則發(fā)出聲音和視覺報(bào)警。

圖9 一級(jí)報(bào)警

圖10 二級(jí)報(bào)警

圖11 三級(jí)報(bào)警

由于車輛的配置和設(shè)定差異，各種車的監(jiān)測(cè)條件有所不同。例如，蔚來汽車在駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)功能啟用后，只要車速在22km/h及以上，系統(tǒng)會(huì)一直保持監(jiān)測(cè)狀態(tài)；魏派汽車在車速保持在65km/h一段時(shí)間后，疲勞駕駛提醒系統(tǒng)開始工作，工作后，如果車速長時(shí)間小于65km/h，系統(tǒng)會(huì)降低監(jiān)測(cè)到的疲勞估計(jì)值；紅旗ESH9車速在15km/h及以上系統(tǒng)開始工作。車速小于15km/h或車速大于15km/h后降至10km/h以下，開啟駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但系統(tǒng)不報(bào)警。

2.局限性

以下特殊工況DSM系統(tǒng)存在功能被限制情況：

①當(dāng)強(qiáng)光照射到駕駛員眼鏡時(shí)，存在鏡片反光至攝像頭紅外區(qū)域造成眼部坐標(biāo)丟失，導(dǎo)致駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)功能受限。

②當(dāng)攝像頭被遮擋時(shí)組合儀表提示相機(jī)故障信息，此種情況不屬于系統(tǒng)故障，短時(shí)間內(nèi)如遮擋消失系統(tǒng)恢復(fù)功能;如長時(shí)間遮擋會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉。

③在當(dāng)前駕駛循環(huán)內(nèi)，由其他相關(guān)系統(tǒng)導(dǎo)致駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉，當(dāng)其他系統(tǒng)故障恢復(fù)時(shí)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟。

五、駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作

開啟后，滿足功能激活條件，駕駛員一旦分神或疲勞，例如蔚來汽車，NOMI會(huì)根據(jù)不同等級(jí)，通過表情和聲音進(jìn)行提醒，數(shù)字儀表也會(huì)同步提醒專注駕駛，守護(hù)駕駛員的行車安全。

首次使用該功能時(shí)，在P擋下進(jìn)行個(gè)性化校準(zhǔn)。人機(jī)交互對(duì)駕駛進(jìn)行個(gè)性化校準(zhǔn)：

1.在中控屏進(jìn)入應(yīng)用程序中心，按步驟點(diǎn)擊，進(jìn)入個(gè)性化校準(zhǔn)，調(diào)整內(nèi)后視鏡，根據(jù)NOMI提示進(jìn)行操作，調(diào)整完后保持正常駕駛姿勢(shì)直到NOMI反饋完成校準(zhǔn)，標(biāo)定本車該賬戶下新的個(gè)性化校準(zhǔn)結(jié)果。

2.可以通過重新校準(zhǔn)更新個(gè)性化校準(zhǔn)值。通過語音喚醒“重新校準(zhǔn)”，標(biāo)定該車該賬戶下新的個(gè)性化校準(zhǔn)結(jié)果。

3.當(dāng)前賬戶進(jìn)行個(gè)性化校準(zhǔn)后，如果更換駕駛員、調(diào)整內(nèi)后視鏡、座椅或方向盤，可能會(huì)影響監(jiān)測(cè)和報(bào)警效果，或者如果長時(shí)間發(fā)現(xiàn)提示不準(zhǔn)確時(shí)，都需要重新進(jìn)行個(gè)性化校準(zhǔn)，讓系統(tǒng)重新學(xué)習(xí)正常駕駛狀態(tài)。

車載智能機(jī)器人是一個(gè)人機(jī)交互接口，是車載機(jī)器人個(gè)性的“臉”，安裝在儀表臺(tái)頂部中間位置(圖12)。它利用車上的攝像頭、麥克風(fēng)和儀表臺(tái)中置揚(yáng)聲器，使人與汽車的互動(dòng)更人性化，直觀，可以在正確的時(shí)間，用正確的方式提供正確信息。車載智能機(jī)器人內(nèi)部有旋轉(zhuǎn)和傾斜電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)100°的旋轉(zhuǎn)和+/-30°的傾斜，內(nèi)置的光學(xué)傳感器可實(shí)現(xiàn)在啟動(dòng)時(shí)校準(zhǔn)位置。旋轉(zhuǎn)方向跟隨乘駕人員方向，臉對(duì)臉對(duì)話。車載智能機(jī)器人(臉)的顯示屏為D形的LED顯示，可根據(jù)程序顯示不同的表情動(dòng)畫。

圖12 車載機(jī)器人(蔚來車載智能伙伴 NOMI)